合金教案

第一篇：合金教案

第三节 用途广泛的金属材料

一、常见合金的重要应用

1．合金的定义：合金是有两种或两种以上的_________（或___________________________）熔合而成的具有__________特性的物质。2．性质

（1）合金的熔点一般__________它的各成分金属。

（2）合金的硬度及机械性能一般__________它的纯金属成分。3．常见的合金

（1）铜合金：铜合金主要有___________（主要成分为铜、锡、铅）、____________（含锌及少量锡、铅、铝等）及_____________（含镍、锌及少量锰）。（2）钢：钢是用量_________、用途_________的合金。

根据化学成分，钢可以分为两大类：____________和____________。其中碳素钢可以分成____________、____________、_____________。

二、正确选择金属材料

1．在进行金属材料选择时，常常要考虑到一下几个方面：主要用途、外观、物理性质（密度、硬度、强度、导电性）、化学性质（对水的作用、耐腐蚀性）、价格等方面。

2．稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称。包括原子序数57~71（从镧到镥，称为镧系元素）的15种元素以及钪和钇，共17种元素。稀土元素能与其他元素组成品种繁多、功能千变万化，用途各异的新型材料。如在合金中加入适量稀土金属就会大大改善合金的性能，被称为“冶金工业的维生素”；稀土元素可以制造引火合金、永磁材料、超导材料和纳米材料等待，而被称为“神奇的新材料宝库”。【过关检测】

3．所谓合金必须是（）

①通过熔合而成；②有两种或两种以上金属或金属与非金属组成；③耐腐蚀；④耐高温；⑤具有金属特性；⑥铸造性能良好

A．①②④

B．①②③

C．①②⑤

D．②③④

4．有关合金的叙述正确的是（）

A．合金的密度比各成分金属小 C．合金的导电性能比各成分金属强

5．下列物质中，不属与合金的是（）

A．硬铝

B．黄铜

C．钢铁

D．水银

B．合金的抗腐蚀性能都很好

D．多数合金比成分金属熔点低，硬度大

6．在我国最早使用的合金是（）

A．青铜

B．白铜

C．生铁

D．石块

7．下列关于铁的叙述正确的是（）A．铁是地壳中含量最多的金属元素

B．纯铁是银白色金属

C．铁是人类使用最早的金属

D．铁能在氧气中燃烧，但不能与高温水蒸气反应 8．最不适宜制作炊事用具的金属是（）

A．Fe

B．Pb

C．Al

D．Cu 9．铝镁合金因坚硬轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑材料，主要用于制作空框、卷帘门、防护栏等.下列与这些用途无关的性质是（）

A．不易生锈

B．导电性好

C．密度小

D．强度高

10．合金有许多特点，例如Na－K合金为液体，而Na和K的单质均为固体，据此试推断生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是（）

A．纯铁

B．生铁

C．碳

D．无法确定

11．铜锌合金制成的假元宝欺骗行人的事件屡有发生。不能用于区别其真伪的方法是（）

A．测定密度

B．放入稀硫酸中

C．放入盐酸中

D．观察外观

12．古代的“药金”外观与金相似，常被误以为是金子，冶炼方法如下：将碳酸锌、赤铜（Cu2O）、木炭混合加热到800℃，得到金光闪闪的“药金”。（1）“药金”的主要成分是____________________。（2）有

关

冶

炼的化

学

方

程

式

是________________________________________________________ __。

第二篇：铁碳合金状态图教案

邻水县职业中学2015学下期

机械加工专业公开课教案

授课时间: 2015年11月5日上午第二节 授课班级:春招15级机械三班 授课内容:铁碳合金状态图 授课教师: 文 杰 教学手段：课堂讲授，学生理解

教学目的:

1、了解简化的Fe-Fe3C状态图特征线。

2、了解含碳量对铁碳合金性能影响。

重点：Fe-Fe3C状态图特征线。难点: Fe-Fe3C状态图特征线。授课形式：新课 所用学时：1学时

使用教材：高等教育版《机械基础》

复习引入

合金状态图就是用热分析法测得不同浓度的铁碳合金的冷却曲线，然后将其冷却曲线上各结晶温度转变点描绘在温度-成分坐标上，以得到铁碳合金金相组织、温度及合金成分间的关系。铁碳合金状态图除用于钢和铸铁的组织转变的研究，作为选择材料的依据外，还可作为制定铸造、锻造、焊接和热处理等工艺规范的重要工具,它将为学习本课程的其他部分奠定必要的基础。教学过程

一、如图下图所示铁碳合金状态图。(抽学生回答组织符号名称)1、2、3、4、铁素体：是溶解在a-Fe中形成的间隙固溶体。渗碳体：是铁与碳形成的稳定化合物。

奥氏体：是碳溶解在r-Fe中形成的间隙固溶体。珠光体：是铁素体和渗碳体组成的共析体。

5、莱氏体：是由奥氏体和渗碳体组成的共晶体。

二、铁碳合金状态图分析

1、各特性点的含义 在铁碳合金状态图中用字母标出的点都表示一定的特性(成分和温度)，所以称为特性点。各主要特性点的含义列于

点名 温度 含碳量 含 义 A点：1538℃ 0% 纯铁的熔点 C点：1148℃ 4.3% 生铁的共晶点 D点：1227℃ 6.69% 渗碳体的熔点

E点：1148℃ 2.11% 碳在奥氏体中的最大溶解度 G点：912℃ 0% 纯铁的同素异构转变点 S点：727℃ 0.77% 共析点

2、各主要线的含义

(1)ACD线——液相线，即液体合金冷却到此线时开始结晶，在此线以上的区域为液相。(2)AECF线——固相线，即合金冷却到此线时金属液全部结晶为固相，在此线以下的区域为固相。

(3)GS线——铁素体析出开始线，通常用A3来表示。

(4)ES线——二次渗碳体析出开始线，通常用Acm来表示。在1148℃时奥氏体中溶碳量达到2.11％，而在727℃时仅为0.77％，所以含碳量大于0.77％的奥氏体冷却到此线时，多余的碳以渗碳体的形式从奥氏体中析出。这种从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体，用Fe3CII表示。在显微镜下观察时，Fe3CII呈网状，故又称网状Fe3CII。

(5)ECF线——共晶线，即含碳量在2.11％～6.69％的铁碳合金，当冷却到此线时(1148℃)，都将发生共晶反应，从液相中同时结晶出两种不同的固相，如生成的共晶混合物称为莱氏体．

(6)PSK线——共折线，即含碳量在0.0218％～6.69％的铁碳合金，当冷却到此线时(727℃)，都将发生共析反应，从一种固相同时转变为两种不同的固相，如形成的共析混合物称为珠光体。这条线通常用A1来表示。

(7)GP线：0＜Wc＜0.0218%的铁碳合金，缓冷时，由奥氏体中析出铁素体的终止线(8)PQ线：碳在铁素体中溶解度曲线，在727℃时，Wc=0.0218%，溶碳量最大，在600℃时，Wc=0.0057%。

3、铁碳合金相图中的这几条线把相图分成了几个区域，称为相区。对每一个相区来说，不论温度怎么变,成分怎么变，只要在这个相区内，其组织种类就不会变，但相的成分和相对量可能变化。（单相区，双相区，三相区（课祥））.4.钢 含碳量小于0.0218％为工业纯铁，含碳量在0.0218％～2.11％的铁碳合金，称为钢。它在高温时都要生成奥氏体。根据室温组织不同，将钢分为3种：

共析钢 ：0.77％C；

亚共析钢 :<0.77％C；

过共析钢:>0.77％C。

(3)白口铸铁 2.11％～6.69％C的铁碳合金，称为白口铸铁。它在液相结晶时都将发生共晶反应，生成莱氏体。根据室温组织不同，将铁也分为3种：

共晶白口铸铁 :4.3％C；

亚共晶白口铸铁:<4.3％C；

过共晶白口铸铁 :>4.3％C。

4、钢在结晶过程中的组织转变

(1)共析钢 图中合金I是共析钢，含碳量为0.77％。其冷却过程的组织转变为：L→L+A→ A→P。室温平衡组织全部为珠光体。

(2)亚共析钢 图中合金Ⅱ是亚共析钢，含碳量为0.4％，冷却过程的组织转变为：L→L+A→A→A+F→P+F。室温平衡组织由铁素体和珠光体组成。

(3)过共析钢 图中合金Ⅲ是过共析钢，含碳量为1.2％。冷却过程的组织转变为：L→L+A→A→A+ Fe3CⅡ→P+ Fe3CⅡ。室温平衡组织是由珠光体和呈网状的二次渗碳体组成。

(4)共晶白口铸铁 图中合金Ⅳ是共晶白口铸铁，含碳量为4.3％，冷却过程的组织转变为：L→Ld→Ld’。室温平衡组织是低温莱氏体(由珠光体和渗碳体组成)，用Le’表示。

(5)亚共晶白口铸铁 图中合金Ⅴ是亚共晶白口铸铁，含碳量3.0％。冷却过程的组织转变为：L→L+A→A→Ld+A+ Fe3CⅡ→Ld’+P+ Fe3CⅡ。室温平衡组织由珠光体、二次渗碳体和低温莱氏体所组成。

5.共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分 和晶格均不相同的两种晶体的反应。

包晶反应：指一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另外一种 固相的反应过程。

共析反应：由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两 个新的，具有一定晶体结构的固相的反应。

共同点：反应都是在恒温下发生，反应产物都具有一定的相。

不同点：共晶反应是一种液相在恒温下产生成两种固相的反应；共析 反应是一种固相在恒温下生成两种固相的反应；而包晶反应是一种液 相与一种固相在恒温下生成另一种固相的反应。

(抽学生回答铁碳合金图中的共晶反应，包晶反应，共析反应的位置)6.含碳量与力学性能间的关系

强度：当含碳量小于0.9％时，随着含碳量增加，不断提高；当含碳量大于0.9％时，由于渗碳体在晶界呈网状分布，使钢的强度下降。硬度：随含碳量的增加而提高。塑性：随含碳量增加而迅速降低。韧性：随含碳量增加而迅速降低。

作业

课后把铁碳合金状态图绘制好并把各点及各线的含义完善一下。板书 多媒体教学（课祥）

第三篇：第一节__合金_教学设计_教案

教学准备

1.教学目标

知识与技能

1.认识金属与合金在性能上的主要差异及其原因； 2.了解合金，认识合金在性能上的主要特性。3.知道生活中常见合金的组成，了解新型合金的用途。过程与方法

通过感受新型合金的特殊性能及其在现代社会的应用，使学生认识到材料的组成、结构和性能之间的关系。

情感态度与价值观

使学生认识到化学是材料科学发展的基础，以及化学科学的发展对提高人类生活质量所起的积极作用。

2.教学重点/难点

教学重点

金属和合金在性能上的主要差异及其原因，铁合金、铝合金、和铜合金的组成、性能和用途。

教学难点

合金的结构和性能之间的关系，合金元素的种类、含量对合金性能的影响。

3.教学用具

教学课件

4.标签

教学过程

教学过程设计

一、新课引入

1.展示各式各样的合金图片

2.合金用品与纯金属相比有什么优点？

二、新课教学 板书：第一节

合金 认识合金 1.合金：

由两种或两种以上金属（或与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。2.物理性质：

（1）一般情况下，合金比纯金属硬度大、更坚硬；（2）多数合金的熔点一般比各成分金属的低；

（3）一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有良好的物理、化学和机械的性能；

（4）合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。如：生铁的熔点比纯铁的低、硬铝（Cu、Mn、Si）的强度和硬度都比纯铝大；

设问：为什么在纯金属加入其他元素形成合金以后，它的性能与纯金属有很大的差异呢？（主要分析硬度与熔点两方面）（学生阅读教材P48～49，归纳总结）

小结：合金内加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。因此，在一般情况下，合金比纯金属硬度大。

同理在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整。而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小。所以，多数合金的熔点一般比各成分金属的低。常用的合金 1.铁和铁合金

生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%。钢一般可分为碳素钢和合金钢两大类。根据含碳量不同，碳素钢可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢：含碳量高，强度较大；含碳量低，韧性较强。不锈钢是最常见的一种合金钢，其中除含有铁元素外，还主要含有铬和镍元素。

碳素钢和合金钢的比较

学生活动：分小组讨论教材学与问 2.铝和铝合金

3.铜合金

铜合金分类：铜合金分为黄铜、青铜和白铜。（1）白铜：是铜镍合金，主要用来制造精密机械、精密仪表中的耐蚀零件及电阻器、热电偶等。

（2）黄铜：铜和锌著称的合金统称为黄铜。其中铜锌二元合金称普通黄铜。除锌外再加入其它元素所组成的多元黄铜称为特殊黄铜。

铸造黄铜具有较高的力学性能，铸造性能较好，且价格比青铜低。常用于一般用途的轴承、衬套、齿轮等耐磨件和阀门等耐蚀件。

（3）青铜：可分为普通青铜（锡青铜）和特殊青铜（铝青铜、铅青铜、硅青铜、铍青铜等）两大类。

学生活动：阅读教材思考与交流，分组讨论总结 4.新型合金

（1）储氢合金：未来能源的开发中，氢是一种发热高、无污染、无公害、取之不尽、用之不竭的能源，是能源研究的一个发展方向，关键问题是如何贮存氢?氢气是一种易燃易爆的气体，要在-253℃才液化。1968年美国首先发现Mg-Ni合金具有贮氢功能，但要在250℃时才放出氢。后相继发现Ti-Fe，Ti-Mn，La-Ni等合金也有贮氢功能。La—N1贮氢台金在常温、0.152 MPa下就可放出氢，可用于汽车、燃料电池等，新型贮氢合金材料的发现和实际应用有待于21世纪继续努力。

（2）钛合金：以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。

（3）耐热合金：镍钴合金能耐1200℃，用于喷气发动机和燃气轮机的构件。镍铬铁非磁性耐热合金在1200℃时仍具有高强度、韧性好的特点，可用于航天飞机的部件和原子反应堆的控制捧等。寻找耐高温（1000℃以上）、可长时间运行（10000 h以上）、耐腐蚀、高强度等要求的合金材料，仍是今后研究的方向。（4）形状记忆合金：它们具有高弹性、金属橡胶性能、高强度等特点，如Ni-Ti，Ag-Cd，Cu-Cd，Cu-A1-Ni，Cu-A1-Zn等合金，可用作调节装置的弹性元件（如离合器，节流阀，温控元素等）、热引擎材料、医疗材料（牙齿矫正材料）等。

（5）泡沫合金 【课堂练习】

1．下列物质不属于合金的是（）

A．硬铝

B．黄铜

C．钢铁

D．水银

2．在铁碳合金中，钢的含碳量为（）

A.小于0.03

B．0.03~2

C．2~4.3

D．大于4.3 3.下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护

B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀 C.钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀 D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-=Fe3+ 4．制造保险丝时，在铅中加入锑和少量其他金属的最主要原因是()A．升高熔点 B．降低熔点 C．减小硬度 D．增强抗腐蚀能力 答案 : 1.D 2.B 3.B 4.B

课堂小结

1.认识金属与合金在性能上的主要差异及其原因； 2.了解合金元素的种类、含量对合金性能的影响；

3.知道生活中常见合金（如：铁合金、铝合金和铜合金）的组成、性能和用途； 4.感受新型合金的特殊性能及其在现代社会的应用；

课后习题 课本48页习题1--6

板书 第一节

合金

一、认识合金

由两种或两种以上金属(或与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。合金的物理性质：硬度大、熔点低

二、使用合金 1.铁合金

生铁硬度大、抗压、性脆，可铸不可锻；钢有良好的延展性，机械性能好，可铸可锻。

碳素钢根据含碳量不同又可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢。

不锈钢在碳素钢中加入铬和镍，不锈钢在空气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。2.铝合金和铜合金

铝合金是指向Al中加入少量的合金元素如：Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素，特点是抗腐蚀能力强，强度高，密度较小。铜合金分类：铜合金分为黄铜、青铜和白铜。3.新型合金（1）储氢合金：（2）钛合金（3）耐热合金：（4）形状记忆合金（5）泡沫合金

第四篇：铌合金高温材料

我知道的高温材料-含铌高温材料的应用现状

摘要:高强妮合金具有比重小、强度高、韧性好、易焊接等优点，是制造高性能航空航天吃行器高温部件的重要材料，研究者通过碳化物强化、高温固溶淬火、人变形挤压、时效和热机械处理等方法研制出系列高强妮合金。航空航天高温结构件减重是研究新型妮合金的一个重要方向，选用密度为6-7.2 g/cm3耐的系列低密度妮合金，无涂层可在700℃以下工作，加涂层可在1 200℃以下工作。本文综述了含铌高温材料在航空航天工业以及民用工业中的应用。

关键词：低密度铌合金材料、航空航天工业、凃层、铌合金 1前言

据有关资料统计 , 世界铌总贮藏量约为3800 万 t。巴西是世界第一铌资源大国 , 其贮藏量和生产量最多 , 贮藏量约 2300 万t,占世界总量的 60%。其次是澳大利亚、加拿大、前苏联等国家。中国也是铌资源较丰富的国家 ,贮藏量占世界总量的 17% 左右。丰富的自然资源是铌工业发展的重要保障和优越条件。近年来 , 世界对铌的需求趋于稳定发展。

妮与其它高温结构材料一钨、铂、镍、钢等相比，具有熔点高、密度小、塑韧性和焊接性能好、比强度高等突出的优点，是更高温度使用的新型航空航天结构件的备选材料。妮合金按照强度和塑性的不同，分为高、中、低强妮合金，国外中、低强妮合金在1970年前后己研制成熟;高强度铌合金的研究从20世纪70年代开始，分为固溶强化为主和弥散强化为主两种，国外(主要是前苏联和美国)对高强铌合金制备技术进行了深入研究，我国在该类材料的研究还属空白。低密度铌合金是先进航空航天发动机和小推力火箭发动机的重要候选材料之一。但是，锯合金材料抗氧化性能差，纯金属锯在600℃即存在氧化现象，随着氧化进一步加重，氧化物与金属界面上产生的内应力使氧化层开裂，之后发生灾难性氧化，严重影响了材料在高温有氧环境下的应用。因此，锯合金作为高温结构材料应用的关键性问题是提高其抗氧化性能。本文主要讲述含铌材料高温应用现状及特点。2航天航空工业用铌

航天航空工业是是高纯铌的主要应用领域。多数用作各种火箭和飞船的发动机和耐热部件。据报道 , 最新设计的重返地球的航天飞机中 , 约用铌 2700kg。N b 2 10Hf 等合金用于发射通讯卫星的火箭助推器。N b-1Zr 等合金可使火箭推进控制达数千次起动的要求 ,用于火箭轨道调整和阻力补偿发动机、航天飞行器的反作用控制发动机等。军用飞机用铌量与日俱增 , 目前已达到空前水平。在美国 , 实际上所有的喷气式战斗机发动机的耐热部件都采用铌耐热合金 , 如每台 F — 15 和 F — 16 战斗机的发动机分别用铌 78kg 和钛 2400kg。

新型铌材料低密度铌合金的优点是密度小、比强度高、抗氧化性能优于高妮含量的妮合金(Nb+W>80%，质量分数)，能够与常用的妮合金和钦合金焊接，缺点是室温塑韧性较差。不加抗氧化涂层可在550-800℃大气环境中使用而不被氧化，加抗氧化涂层可在800-1 300℃大气环境中使用，当涂层破坏后，合金基体不会立即被烧穿和破坏。航空航天高温结构件减重是研究新型铌合金的一个重要方向，选用密度为 6 ~7.2 g /cm3的系列低密度铌合金，无涂层可在 700 ℃以下工作，加涂层可在 1 200 ℃以下工作，低密度妮合金材料的制备方法很多，有真空烧结法、热等静压法、电弧熔炼法、等离子熔炼等。采用粉末冶金法很容易获得成分均匀的合金材料，但由于杂质元素含量高，材料硬脆、塑性较差。熔炼是常用的合金制备方法，由于合金中的Nb、Ti、Al元素熔点、密度相差很大，给熔炼均匀合金成分铸锭带来很大困难。等离子熔炼是一种很好的熔炼方法，真空自耗电弧熔炼法生产的铸锭易出现偏析、气孔和裂纹等缺陷。近几年，激光和电子束快速成型技术在金属零件的制备方面发展很快，采用3D打印技术制备复杂形状和薄壁妮合金零件成为一个新的研究方向。含铌高温合金在民用工业中的应用（1）柴油机﹑内燃机增压涡轮

年代以来，欧美等国增压涡轮材料多采用 Inconel713C 镍基合金和 X-40钴基合金，前苏联的涡轮材料为ЭП-787Л和 BЖ36-Л3,此外美国和日本还采用CRM-6D 铸造耐热钢制作增压涡轮。经过多年开发,K213 和 K218 合金精铸的增压涡轮已经广泛用作坦克﹑船舶﹑冶金矿山﹑农用机械﹑石油钻机﹑大型运输载重车辆等领域的发动机上,推广应用的柴油机增压器型号近30 种,内燃机车型号有 45GP80 和 1301 等.10 余年来，钢研总院﹑济南柴油机厂﹑潍坊柴油机厂﹑戚墅堰机车车辆所等单位已经形成批量生产基地，年生产量达 15000 件以上。

（2）玻璃工业离心头

离心头是离心喷吹玻璃棉的关键部件，1250℃的熔融玻璃在离心头的2400r/min 转数的离心作用下，通过离心头侧壁的 7000 个φ1mm 小孔,甩制成φ7μm 以下的玻璃棉.离心头长期处于 980 摄氏度高温高速旋转下工作，既受高温高速燃气的氧化腐蚀和直接冲刷，又受高碱熔融玻璃的冲刷和腐蚀(3)石化工业应用

乙烯是石油化工的三大合成材料的基础原料之一.乙烯的生产能力标志各国石化工业的发展水平。我国 70 年代初即开始引进大型的乙燃装置。生产乙烯的装置是乙烯裂解炉，高温炉管是乙烯裂解炉的关键部件。裂解炉管在 1000℃以上高温下长时间工作，又处于腐蚀性介质气氛下，目前世界各国主要采用高铬镍合金并通过离心铸造法生产。1993 年首批 ZG4Cr25Ni35WNb 合金炉管安装在盘棉天然气化工厂的 SRT-IXHS 型裂解炉第一程炉管，该炉管原采用日本久保田公司的 KHR35C-HISI 合金铸管，管壁设计温度为 1150℃。目前使用时间已达 6000小时。4 结语

低密度妮合金的比强度高于高温合金，塑性适中、焊接性能好，它的突出优点是比重小，是未来航空航天提高使用温度、减轻高温结构件重量的必选材料，但大尺寸低密度妮合金材料的制备技术尚需深入研究。

现在使用铌合金，将巨大地推动了铌合金的应用；或用于一个好的投资项目，比如，载人的国际间星际探险计划，或用于大规模、威胁到世界和平以及伴随着非法武装的计划。由于超音速飞机的应用，我们乐观地看到铌合金是具有优势的材料，能够用于制作超音速冲压式喷气发动机的部件。大体上说，政府投资鼓励铌合金发展计划（特别是多重的、平行的）不可能再发生。除非开辟一些独特的领域，新产品尺寸的提高伴随着使用更大尺寸的喷气防护罩，可能会在一定程度上推动 C103 合金薄板的消费。过去的一些老合金可能被重新使用的情况未必能出现。自由贸易仍占主导地位，像其它特殊材料一样，铌合金的应用也将建立在优良的性能以及合适的价格基础上。提高涂层的性能，能够扩展铌合金的使用范围。优良的性价比将推动铌合金未来在高温领域中的应用。

第五篇：压铸合金与压铸机 教案

《模具工程技术基础》电子教案[9]

[课题编号] 1-4 [课题名称] 压铸合金与压铸机 [教材版本] 任建伟主编、中等职业教育国家规划教材—模具工程技术基础，北京：高等教育出版社，2002。

[教学目标与要求]

一、知识目标

1、了解压铸工艺对合金性能的要求；

2、掌握常用压铸合金及其工艺性能；

3、理解立式冷压室压铸机、卧式冷压室压铸机和全立式压铸机的工作原理；

4、了解压铸机合模力和压室额定容量的校核。

二、能力目标

1、能分析立式冷压室压铸机、卧式冷压室压铸机和全立式压铸机的优缺点；

2、能进行压铸机合模力和压室额定容量的校核计算。[教学重点]

1、常用压铸合金及其工艺性能；

2、立式冷压室压铸机、卧式冷压室压铸机和全立式压铸机的工作原理。[分析学生] 压铸工艺是一种先进的铸造工艺，学生可能没有见过，没有感性认识。[教学思路设计] 运用动画演示、对照图片讲解，以压铸机的工作原理为主线进行教学。[教学资源] 压铸工件、图片等。[教学安排] 2课时

教学策略：以压铸机的工作原理为主线，利用ppt创设教学情景，启发学生思考并及时归纳总结。

[教学过程] ※复习：

1、挤出成形能用于生产哪些塑料制品？其成形原理是什么？

2、压注成形和压缩成形主要用于成形什么类型的塑料？两者相比各有哪些特点？

3、压缩成形时,成形压力有什么作用？成形温度对成形工艺和塑件质量有何影响？

※导入新课：从铸造的基本知识入手，引出先进的铸造工艺－压铸工艺。新课内容：

※概述：压铸是压力铸造的简称。所谓压铸工艺，就是将熔融的金属合金液在高压、高速条件下充满模具型腔，并在高压下冷却凝固成形的一种铸造工艺。应用压铸工艺成形的金属合金称为压铸合金，最终制品称为压铸件。压铸工艺使用的设备称为压铸机，模具称为压铸模。

一、压铸合金

1、压铸工艺对合金性能的要求 ※简要介绍：

（1）较小的收缩率；

（2）高温下有足够的强度、可塑性和较小的热脆性；（3）结晶温度范围小；

（4）较低的熔点。

2、常用压铸合金及其工艺性能

（1）锌合金：常用于压铸成形的锌合金有ZZnA14（4铸锌）、ZZnAl4－0.5（4－0.5铸锌）和ZZnAl4－1（4－1铸锌）三种。※简要分析：锌合金具有优良的压铸性能：结晶温度范围小，不易产生缩孔、缩松等缺陷，压铸件组织致密；浇注温度较低，不易粘模，模具寿命高：容易填充成形，可压铸结构复杂的压铸件；压铸件精度较高。

（2）铝合金：常用于压铸成形的铝合金有ZAlSi7Mg（ZLl0l），ZAlSil2（ZLl02），ZAlSi9Mg（ZLl04），ZAlSi7Cu4（ZLl07），ZAlSil2Cu2Mgl（ZLl08），ZAlSi9Cu4（ZLll2），ZAlMg5Sil（ZL303）、ZAlZnllSi7（ZL401）等。

※简要分析：铝合金的压铸性能：在冷却凝固时的线性收缩较小，因而具有良好的填充性能和较小的热裂倾向。但铝合金仍有较大的体积收缩，在最后凝固处容易生成较大的集中缩孔。铝和铁的亲和力较强，压铸铝合金时容易产生粘模现象。压铸铝合金的浇注温度高于锌合金。

（3）镁合金：压铸用的镁合金为ZMgAl8Zn（ZM5）。

※简要分析：镁合金的压铸性能：在压铸时与铁的亲和力较小，不易产生粘模现象，模具寿命较高，同时成分和尺寸的稳定性也都较好。但是镁合金压铸时容易产生缩孔和缩松，浇注温度也较铝合金高。由于镁很容易燃烧，镁液遇水会引起爆炸，空气中镁的粉尘也会自行燃烧爆炸，在镁合金生产的各个环节都应注意安全措施。

（4）铜合金：压铸用铜合金有铅黄铜ZCuZn40Pbl（ZHPb59－1）和硅黄铜ZCuZnl7Si3（ZHSi80－3）。

※简要分析：铜合金的压铸性能：铜合金的熔点高，压铸时的浇注温度高，因而模具寿命较短。硅黄铜具有很好的填充性能，能够成形薄壁压铸件，铸件组织致密、表面光洁。铅黄铜的熔点稍低于硅黄铜，但其含锌较高，压铸件冷凝时易产生脆性组织降低塑性，故其压铸性能低于硅黄铜。

二、压铸机

（一）压铸机的类型及工作原理

压铸机是压铸成形的主要设备。常用的压铸机有冷压室压铸机和热压室压铸机两大类型，冷压室压铸机又可分为立式冷压室压铸机、卧式冷压室压铸机和全立式压铸机三种。

1、冷压室压铸机

（1）立式冷压室压铸机的工作原理： ※按图1－50讲解：

①浇注：先使模具闭合，反料冲头退至图1－50a所示位置，然后将熔融合金液浇入压室；

②压射：压射冲头向下运动对合金液加压。此时反料冲头进一步后退至露出浇道孔，合金液随即以高压、高速通过模具浇注系统进入模具型腔；

③余料切断：待合金液冷却凝固成形后压射冲头返回，反料冲头向上运动切断余料并将余料顶出压室；

④开模取件：开模取出压铸件，完成一个压铸成形周期。

※简要分析：立式冷压室压铸机的优缺点。（2）卧式冷压室压铸机的工作原理： ※按图1－51讲解：

①浇注：模具闭合后，将合金液通过压室上的浇料口浇人压室； ②压射：压射冲头向左运动，合金液经浇道和内浇口进入模腔；

③开模取件：待冷凝定型后打开模具，取出压铸件和余料，同时压射冲头返回。

※简要分析：卧式冷压室压铸机的优缺点。（3）全立式压铸机的工作原理：

全立式压铸机即压射方向和开、合模方向均为垂直方向的压铸机。在全立式压铸机上压射冲头可以从下向上进行压射，也可以从上向下进行压射。

※按图1－52讲解：为从下向上进行压射时的成形原理。①浇注：将合金液浇入压室，然后闭合模具； ②压射：压射冲头进行压射；

③开模取件：待模腔内合金液冷却凝固成形后即可开模取件。简要分析：全立式压铸机的优缺点。

2、热压室压铸机的成形原理 ※按图1-53讲解：

①浇注：压铸机的压室浸入装有熔融合金液的坩埚池内，压射冲头回程时，熔融合金液通过进料孔进入压室。

②压射：模具闭合后，压射冲头向下运动，压室内的合金液在高压、高速条件下沿着通道流经喷嘴充满模具型腔。

③开模取件：待合金液在模腔内冷凝成形后，即可开模取出压铸件。※简要分析：热压室压铸机的优缺点。

（二）压铸机的规格选择

设计压铸模时，应通过对压铸机有关参数的校核来确定压铸机的规格。其中对于模具安装尺寸和开模行程的校核与注射模相同，在此仅介绍合模力和压室额定容量的校核。

1、合模力的校核

在压铸过程中，进入模具浇注系统和型腔的合金液对模具有一定的作用力，这个作用力称为胀型力。作用在模具分型面上的胀型力，称为分型面胀型力；作用在型腔各个侧壁上的胀型力，称为侧面胀型力。

（1）分型面胀型力的计算：

Fzf=Fzl十Fz2

式中：Fzf—模具分型面受到的胀型力，kN；

Fz1—合金液直接作用于分型面上的胀型力，kN；

Fz2－抽芯机构所受侧面胀型力传递到锁紧斜楔时产生的沿合模方向的分力，kN。

①合金液直接作用于分型面上的胀型力Fz1的计算：

Fz1=pbA1/1000 式中：pb—压射比压，MPa，其值参见表1-18；

A1—压铸件及浇注系统在模具分型面上的总投影面积，mm2。

②抽芯机构所受侧面胀型力传递到锁紧斜楔时产生的沿合模方向的分力Fz2的计算：

模具无抽芯机构时，或抽芯机构由液压油缸锁紧时，Fz2＝O。抽芯机构仅靠锁紧斜楔锁紧时，Fz2=pbA2tanα/1000 式中：A2-侧型芯受到侧胀型力的部分在垂直下抽芯方向的平面上的投影面积，mm；

α——斜楔锁紧面的斜角。

（2）合模力的校核

压铸成形时，压铸机的合模力应大于分型面胀型力，以防止合金液飞溅，保证压铸件尺寸精度。合模力校核按下式进行：

F≥KFzf

式中：F——压铸机合模力，kN；

K——安全系数，一般取K=l－1.3。

2、压室额定容量的校核

压铸机压室的容量应大于每次浇注所需的合金液总量，其校核公式为：

m>（V1+V2+V3）ρ/1000 式中：m—压铸机额定压室容量，kg；

V1—压铸件体积，cm；

V2—浇注系统、排溢系统总体积，cm3； V3—余料体积，cm3；

3ρ—合金密度，g/cm3，锌合金ρ=6.3－6.7；铝合金ρ=2.6－2.7；镁合金ρ=1.7－1.8；铜合金ρ=8.3－8.5。小结：

1、压铸工艺，就是将熔融的金属合金液在高压、高速条件下充满模具型腔，并在高压下冷却凝固成形的一种铸造工艺。应用压铸工艺成形的金属合金称为压铸合金，最终制品称为压铸件。压铸工艺使用的设备称为压铸机，模具称为压铸模。

2、压铸工艺对合金性能的要求是：较小的收缩率；高温下有足够的强度、可塑性和较小的热脆性；结晶温度范围小；较低的熔点。

3、常用的压铸合金有：锌合金、铝合金、镁合金、铜合金。

4、常用的压铸机有冷压室压铸机和热压室压铸机两大类型，冷压室压铸机又可分为立式冷压室压铸机、卧式冷压室压铸机和全立式压铸机三种。

5、压铸成形时，压铸机的合模力应大于分型面胀型力，以防止合金液飞溅，保证压铸件尺寸精度。压铸机压室的容量应大于每次浇注所需的合金液总量。

课后作业：

1、压铸工艺对合金性能的要求有哪些？

2、压铸机的类型有哪些？它们各有什么特点？

3、如何选择压铸机的规格？ 教学后记：